Tutkailla koteloidun elektroniikan sisuksien toimintaa

Kansainvälinen tutkijaryhmä on kehittänyt uraauurtavan tavan tarkkailla elektronisten sirujen sisäisiä tapahtumia niiden toiminnan aikana – koskematta niihin, purkamatta niitä tai sammuttamatta niitä.

Uusi tekniikka käyttää terahertsiaaltoja, turvallista ja ionisoimatonta sähkömagneettisen säteilyn muotoa, havaitakseen pieniä sähkövarauksen liikkeitä täysin koteloitujen puolijohdepiirien sisällä. Tämä antaa tiedemiehille ja insinööreille ensimmäistä kertaa mahdollisuuden valvoa elektronisia komponentteja niiden toiminnan aikana.

"Kun siru on kerran suljettu suojaavaan kotelointiinsa, on äärimmäisen vaikea sanoa, mitä sen sisällä tapahtuu", sanoi Adelaiden yliopiston professori Withawat Withayachumnankul.

"Tämä tutkimus on ensimmäinen askel kohti elektroniikan pitkäaikaista ongelmaa. Voimme nyt tarkkailla toimivan puolijohdepiirin sisällä olevaa sähköistä toimintaa ulkopuolelta vahingoittamatta sitä tai keskeyttämättä sen toimintaa."

Tutkimus osoittaa, että terahertsiaallot voivat ei-invasiivisesti havaita sähkövirran muutoksia yleisissä elektronisissa komponenteissa, kuten diodeissa ja transistoreissa.

Menetelmä on riittävän herkkä havaitsemaan muutoksia, jotka tapahtuvat paljon terahertsin aallonpituutta pienemmillä alueilla, minkä aiemmin ajateltiin olevan epäkäytännöllistä perustavanlaatuisten kohinarajoitusten vuoksi.

Rajoitusten voittamiseksi tutkijat kehittivät erittäin herkän ilmaisujärjestelmän, jossa hyödynnetään erikoistunutta homodyne-kvadratuurivastaanotinta, joka pystyy havaitsemaan hyvin pieniä muutoksia terahertsisignaaleissa.

"Tämä lähestymistapa mahdollistaa järjestelmän poistaa taustamelun ja eristää laitteen sisällä olevan sähköisen toiminnan tuottaman heikon signaalin", professori Withayachumnankul sanoi.

"Tuloksena on reaaliaikainen näkymä elektroniikasta toiminnassaan, jopa silloin, kun aktiivinen alue on haudattu syvälle suljettuun kotelointiin."

Tutkijoiden mukaan havaitut signaalit johtuivat aidosta sähköisestä liikkeestä, eivät lämmöstä tai sähköisistä häiriöistä. Tekniikan osoitettiin toimivan useilla yleisesti käytetyillä puolijohdekomponenteilla, mikä osoittaa sen kyvyt ja laajan merkityksen.

"Koska terahertsisäteily on ionisoimatonta ja turvallista, tekniikka tarjoaa myös turvallisemman vaihtoehdon röntgensäteisiin tai invasiiviseen luotaukseen perustuville tarkastusmenetelmille."

Aiheesta aiemmin:

Edistynyt mittaustekniikka tuleville puolijohteille

Uusia tutkimusmenetelmiä kaksiulotteisten syvyyksiin

Lämpötilakuvausta aineen sisältä